電気モーターは、1800年代初頭に物理学者のマイケルファラデーによって発見された現象である電磁誘導に依存しています。 彼は、導線を巻き付けたトロイドを通して磁石を動かすと、電線に電流が発生することを発見しました。 電気モーターはこの考えを逆に使用します。 コイルに電流が流れると、コイルが磁化され、シャフトに取り付けられて吊り下げられている場合 永久磁石によって生成された磁場では、反対の磁力がシャフトを回転させるのに十分な力を生み出します。 シャフトをギア機構に接続することで作業が可能になり、ベアリングを追加することで摩擦が減り、モーターの効率が向上します。
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電気モーターの主要部品には、固定子と回転子、一連の歯車またはベルト、および摩擦を減らすためのベアリングが含まれます。 DCモーターには、電流の方向を逆にしてモーターの回転を維持するための整流子も必要です。
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固定子、回転子、ブラシおよび整流子
永久磁石を使用するのではなく、現代の商用電気モーターは通常、完全に電磁石に依存しています。 円形に配置された一連の小さなコイルが固定子を形成し、これらのコイルは定磁場を生成します。 アーマチュアに巻かれ、シャフトに取り付けられた別のコイルがローターを形成し、ローターはフィールド内で回転します。 回転するコイルにワイヤーを取り付けることができないため、ローターには通常、ステーターの導電面と接触したままの金属製のブラシが組み込まれています。 この表面は、固定子巻線とともに、モーターハウジングにある電源端子に接続されています。
電源を入れると、電気が界磁コイルに流れ込み、静磁場が発生します。 また、ブラシを通って流れ、アーマチュアコイルに電力を供給します。 バッテリーで動作するようなDCモーターには、ローターの半回転ごとに電界を反転させるローターシャフトに取り付けられたスイッチである整流子も含まれています。 このフィールド反転は、ローターを一方向に回転させ続けるために必要です。
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ギアとベルト
回転するモーターシャフト自体は、ドリルやファンブレードの回転に使用する場合を除いて、あまり役に立ちません。 ほとんどのモーターには、ギアやドライブベルトのシステムが組み込まれており、回転するシャフトのエネルギーを有用な動きに変換します。 ベルトまたはギアの構成により、隣接するシャフトの回転速度が増加して出力が低下したり、回転速度を低下させながら出力が増加したりする可能性があります。 ウォームドライブギアは、回転方向を90度変えることができます。 ギアとベルトにより、1つのモーターでさまざまな機能を同時に実行できます。
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摩擦を低減するベアリング
モーターが大きいほど、可動部品間に発生する摩擦が大きくなります。 この摩擦力はローターの動きに対抗し、モーターの効率を低下させ、最終的に部品を摩耗させます。 ほとんどのモーターは、ローターを中心に保ち、エアギャップを最小限に抑えるために、ステーターとローターの間にベアリングがあります。 小さいモーターにはボールベアリングがあり、大きいモーターにはローラーベアリングがあります。 ベアリングには定期的な注油が必要です。これは、固定子巻線と回転子ブラシの整備と清掃とともに、重要なメンテナンス手順です。